KR20200144572A - Method for producing chlorosilane - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 유동층 반응기에서, 조대 입자 분획과 미세 입자 분획으로 이루어지는 과립화 혼합물로서 규소를 함유하는 접촉 재료와 염화수소 함유 반응 가스의 반응에 의해 일반식 HnSiCl4-n 및/또는 HmCl6-mSi2(여기서 n = 1∼4 및 m = 0∼4)의 클로로실란을 제조하는 방법으로서, 상기 미세 입자 분획의 평균 입도 d 50,미세 가 상기 조대 입자 분획의 평균 입도 d 50,조대 보다 작은 것인 제조 방법에 관한 것이다.In a fluidized bed reactor, the general formula H n SiCl 4-n and/or H m Cl by reaction of a contact material containing silicon and a reaction gas containing hydrogen chloride as a granulation mixture consisting of a coarse particle fraction and a fine particle fraction 6-m Si 2 (where n = 1~4 and m = 0~4) a method for producing chlorosilanes, the average particle size of the fine grain fraction d 50, a fine average particle size of the coarse grain fraction d 50, It relates to a manufacturing method that is smaller than the coarse .
Description
본 발명은, 유동상 반응기에서, 조대 입자 분획과 미세 입자 분획으로 이루어지는 과립화 혼합물로서 규소를 함유하는 접촉 재료와 염화수소 함유 반응 가스를 반응시킴으로써 일반식 HnSiCl4-n 및/또는 HmCl6-mSi2(여기서 n = 1 내지 4이고, m = 0 내지 4임)의 클로로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention, in a fluidized bed reactor, by reacting a contact material containing silicon and a reaction gas containing hydrogen chloride as a granulation mixture consisting of a coarse particle fraction and a fine particle fraction, the general formula H n SiCl 4-n and/or H m Cl It relates to a method of preparing a chlorosilane of 6-m Si 2 (where n = 1 to 4 and m = 0 to 4).
칩 또는 태양 전지 제조를 위한 출발 물질로서의 다결정 규소의 생산은 전형적으로 그의 휘발성 할로겐 화합물, 특히 트리클로로실란(TCS, HSiCl3)과 같은 클로로실란의 분해에 의해 수행된다. 칩 또는 태양 전지의 제조를 위한 요구사항을 충족시키기 위해서는, 다결정 규소의 순도가 99.9% 이상이어야 한다. 순도가 99.9%를 초과하면, 초고순도 규소라는 용어가 사용된다.The production of polycrystalline silicon as a starting material for chip or solar cell production is typically carried out by decomposition of its volatile halogen compounds, in particular chlorosilanes such as trichlorosilane (TCS, HSiCl 3 ). In order to meet the requirements for the manufacture of chips or solar cells, the purity of polycrystalline silicon must be at least 99.9%. When the purity exceeds 99.9%, the term ultra-high purity silicon is used.
클로로실란, 특히 TCS의 제조는 본질적으로 하기 반응에 기초한 3 가지 공정에 의해 수행될 수 있다(참조: WO 2010/028878 A1 및 WO 2016/198264 A1):The preparation of chlorosilanes, in particular TCS, can be carried out by three processes essentially based on the following reactions (see WO 2010/028878 A1 and WO 2016/198264 A1):
(1) SiCl4 + H2 -> SiHCl3 + HCl + 부산물(1) SiCl 4 + H 2 -> SiHCl 3 + HCl + by-product
(2) Si + 3SiCl4 + 2H2 -> 4SiHCl3 + 부산물(2) Si + 3SiCl 4 + 2H 2 -> 4SiHCl 3 + by-product
(3) Si + 3HCl -> SiHCl3 + H2 + 부산물(3) Si + 3HCl -> SiHCl 3 + H 2 + by-product
생성될 수 있는 부산물은 추가적인 할로실란, 예를 들어 모노클로로실란(H3SiCl), 디클로로실란(H2SiCl2), 사염화규소(STC, SiCl4) 및 디- 및 올리고실란을 포함한다. 탄화수소, 유기 클로로실란 및 금속 염화물과 같은 불순물도 부산물의 구성성분일 수 있다. 따라서, 고순도 TCS를 생산하기 위해서는 증류가 일반적으로 뒤따른다.By-products that can be produced include additional halosilanes, such as monochlorosilane (H 3 SiCl), dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ), silicon tetrachloride (STC, SiCl 4 ) and di- and oligosilanes. Impurities such as hydrocarbons, organic chlorosilanes and metal chlorides can also be constituents of by-products. Thus, distillation generally follows in order to produce high purity TCS.
반응 (1)에 따른 고온 전환은 흡열 공정이며, 일반적으로 600℃ 내지 900℃의 온도에서 고압 하에서 수행된다.The high temperature conversion according to reaction (1) is an endothermic process, and is generally carried out under high pressure at a temperature of 600°C to 900°C.
반응 (2)에 따른 저온 전환(LTC)은 촉매(예를 들어, 구리 함유 촉매)의 존재하에 수행된다. LTC는 400℃ 내지 700℃의 온도에서 Simg의 존재하에 유동층 반응기에서 수행될 수 있다.The low temperature conversion (LTC) according to reaction (2) is carried out in the presence of a catalyst (eg, a copper containing catalyst). LTC can be carried out in a fluidized bed reactor in the presence of Si mg at a temperature of 400°C to 700°C.
반응 (3)에 따른 염화수소첨가반응(HC)은 유동층 반응기에서 금속급 규소(Simg, "야금 등급(metallurgical grade)" 규소)와 염화수소(HCl)로부터 클로로실란을 생산할 수 있게 하는데, 상기 반응은 발열 반응이다. 이것은 일반적으로 TCS 및 STC를 주요 생성물로서 산출한다. HC에 대한 공정은, 예를 들어 US 4092446 A에 개시되어 있다.Hydrogen chloride addition reaction (HC) according to reaction (3) makes it possible to produce chlorosilane from metal grade silicon (Si mg , "metallurgical grade" silicon) and hydrogen chloride (HCl) in a fluidized bed reactor. It is an exothermic reaction. This generally yields TCS and STC as the main products. The process for HC is disclosed, for example, in US 4092446 A.
HC의 수행능에 영향을 미치는 가장 중요한 파라미터는 원칙적으로 TCS 선택도, HCl 전환율, 규소 전환율 및 부산물의 형성이다. HC는 예를 들어 Sirtl 등의 문헌(Z. anorg. allg. Chem. 1964, 332, 113-216) 또는 Hunt 등의 문헌(J. Electrochem. Soc. 1972, 119, 1741-1745)에 기재된 것과 같은 클로로실란의 열 평형 반응을 기반으로 한다. 열 평형 상태의 HC는 원칙적으로 염소 함유 모노실란(HnCl4-nSi, 여기서 n = 1∼4)뿐만 아니라 고비점 디-, 올리고- 및/또는 폴리클로로실란도 형성한다.The most important parameters affecting the performance of HC are in principle TCS selectivity, HCl conversion, silicon conversion and by-product formation. HC is for example as described in Sirtl et al. (Z. anorg. allg. Chem. 1964, 332, 113-216) or Hunt et al. (J. Electrochem. Soc. 1972, 119, 1741-1745). It is based on the thermal equilibrium reaction of chlorosilane. HC in thermal equilibrium in principle forms not only chlorine-containing monosilanes (H n Cl 4-n Si, where n = 1-4), but also high boiling di-, oligo- and/or polychlorosilanes.
용어 "고비점 화합물"또는 "고비점 물질"은 규소, 염소 및 경우에 따라 수소, 산소 및/또는 탄소로 이루어지고 STC(1,013 hPa에서 57℃)보다 더 높은 비점을 갖는 화합물을 의미한다. 일반적으로 여기에 디실란 HmCl6-mSi2(m = 0∼4) 및 고급 올리고- 또는 폴리(클로로)실란이 해당된다.The term “high boiling point compound” or “high boiling point substance” refers to a compound consisting of silicon, chlorine and optionally hydrogen, oxygen and/or carbon and having a boiling point higher than STC (57° C. at 1,013 hPa). In general, these include disilane H m Cl 6-m Si 2 (m = 0-4) and higher oligo- or poly(chloro)silanes.
WO 2007/101789 A1 및 여기에 인용된 문헌은 고비점 물질을 염소 함유 모노실란, 바람직하게는 TCS로 전환하여, 이들을 밸류 체인으로 되돌리는 공정을 언급한다. 그러나, 이러한 공정에는 추가적인 기술적 복잡성이 수반된다. 따라서, 제조 과정에서 바로 원치않는 고비점 물질의 형성을 최소화하거나 방지하는 공정이 특히 바람직하다.WO 2007/101789 A1 and the literature cited therein refer to a process for converting high-boiling substances into chlorine-containing monosilanes, preferably TCS, and returning them to a value chain. However, this process entails additional technical complexity. Therefore, a process that minimizes or prevents the formation of unwanted high-boiling point substances immediately in the manufacturing process is particularly desirable.
바람직하지 않게 높은 STC 및 고비점 물질의 형성 이외에도, 원칙적으로 비전환 HCl 및 비전환 규소로 인해 공정 비용이 증가한다.In addition to the formation of undesirably high STC and high boiling point materials, the process costs increase in principle due to unconverted HCl and unconverted silicon.
유동층 반응기에서의 클로로실란의 제조에 있어서, 사용되는 규소 입자의 미세 입자 분획을 특별히 제거하는 것이 알려져 있다. 예를 들어 Lobusevich 등은 70∼500 ㎛의 규소에 대한 작동 과립화를 언급하며, 여기서 70 ㎛는 최소 입도, 500 ㎛는 최대 입도(입도 한계 또는 범위 한계)이며, 이 값들은 동등한 직경이다(Khimiya Kremniiorganich. Soed. 1988, 27-35). 작동 과립화는 유동층 반응기로 도입되는 과립화를 설명한다. DE 3938897 A1은 50∼800 ㎛의 규소에 대해 바람직한 작동 과립화를 언급하고, RU 2008 128 297 A는 90∼450 ㎛의 바람직한 작동 과립화를 언급한다. Lobusevich 등은 메틸 클로로실란, 에틸 클로로실란 및 TCS의 합성을 위해 접촉 재료 입도를 선택할 때 공정의 최대 안정성과 효율성을 달성하기 위해 고체와 기체 간의 상호작용을 고려해야 한다고 보고한다. 따라서, TCS의 합성(400℃에서)에서 2∼3 mm의 작동 과립화가 70∼500 ㎛의 작동 과립화에 비해 반응 속도를 약 25%∼30% 감소시켰다. 구리 함유 촉매를 첨가하면, 작동 분획 2∼3 mm의 규소 입자와의 반응은 이미 250℃에서 발생한다. 반응 속도는 400℃에서 촉매를 사용하지 않은 변법의 반응 속도와 일치한다. 두 경우 모두 - 촉매를 사용한 변법 및 촉매를 사용하지 않은 변법 모두 - 규소 입도를 증가시키면, TCS 선택도가 증가하고 폴리클로로실란(고비점 물질)의 형성이 감소한다.In the production of chlorosilanes in a fluidized bed reactor, it is known to specifically remove the fine particle fraction of the silicon particles used. For example, Lobusevich et al. refer to working granulation on silicon of 70-500 μm, where 70 μm is the minimum particle size, 500 μm is the maximum particle size (particle size limit or range limit), and these values are equivalent diameters (Khimiya Kremniiorganich. Soed. 1988, 27-35). Working granulation describes the granulation introduced into a fluid bed reactor. DE 3938897 A1 refers to a preferred working granulation for silicon of 50-800 μm, and RU 2008 128 297 A refers to a preferred working granulation of 90-450 μm. Lobusevich et al. report that when choosing the contact material particle size for the synthesis of methyl chlorosilane, ethyl chlorosilane and TCS, the interaction between solids and gases should be considered to achieve maximum stability and efficiency of the process. Thus, in the synthesis of TCS (at 400° C.), the working granulation of 2-3 mm reduced the reaction rate by about 25% to 30% compared to the working granulation of 70-500 μm. Upon addition of the copper-containing catalyst, the reaction with the silicon particles of the working fraction 2-3 mm already takes place at 250°C. The reaction rate is consistent with that of the variant without using a catalyst at 400°C. In both cases-both catalyst and non-catalyst variants-increasing the silicon particle size increases the TCS selectivity and reduces the formation of polychlorosilanes (high boiling point substances).
입도를 증가시키는 것은, 반응을 가속화하기 위해 더 높은 반응 온도가 필요하고 유동층을 생성하기 위해 더 빠른 가스 속도가 필요하기 때문에, 대체로 더 큰 에너지 비용을 수반한다. Lobusevich 등은 다분산 입자 혼합물에 있어서 더 작은 규소 입자의 비율을 이용하면 표면적의 증가 때문에 규소의 활성이 향상되며, 작은 규소 입자의 비율을 이용하는 것은 반응기로부터 규소 입자의 방출이 증가하고 입자의 응집이 발생할 수 있기 때문에 어려움이 수반된다고 보고한다. 따라서 Lobusevich 등에 따르면, 높은 에너지 비용에도 불구하고, 사용된 규소 입자의 입도 분포의 폭을 줄이고 평균 입도를 증가시키는 것이 유리한다.Increasing the particle size usually entails higher energy costs, as higher reaction temperatures are required to accelerate the reaction and faster gas velocities are required to create a fluidized bed. Lobusevich et al. argued that using a smaller proportion of silicon particles in a polydisperse particle mixture improves the activity of silicon due to an increase in the surface area, and using a small proportion of silicon particles increases the release of silicon particles from the reactor and reduces particle aggregation. Report that difficulties are involved because they can occur. Therefore, according to Lobusevich et al., despite the high energy cost, it is advantageous to reduce the width of the particle size distribution of the used silicon particles and increase the average particle size.
본 발명은 클로로실란 제조를 위한 특히 경제적인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a particularly economical method for the production of chlorosilanes.
이 목적은, 유동층 반응기에서, 조대 입자 분획과 미세 입자 분획으로 이루어지는 과립화 혼합물로서 규소를 함유하는 접촉 재료와 염화수소 함유 반응 가스의 반응에 의해 일반식 HnSiCl4-n 및/또는 HmCl6-mSi2(여기서 n = 1∼4 및 m = 0∼4)의 클로로실란을 제조하는 방법으로서, 상기 미세 입자 분획의 평균 입도 d 50,미세 가 상기 조대 입자 분획의 평균 입도 d 50,조대 보다 작은 것인 제조 방법에 의해 달성된다.This purpose is, in a fluidized bed reactor, a granulation mixture consisting of a coarse particle fraction and a fine particle fraction, by reaction of a contact material containing silicon and a reaction gas containing hydrogen chloride to obtain the general formula H n SiCl 4-n and/or H m Cl 6-m Si 2 (where n = 1~4 and m = 0~4) a method for producing chlorosilanes, the average particle size of the fine grain fraction d 50, a fine average particle size of the coarse grain fraction d 50, It is achieved by a manufacturing method that is smaller than the coarse .
용어 "과립화"는 특히 예를 들어 파쇄 및 밀링 플랜트에 의해 청크 규소를 분쇄하는 것에 의해 제조될 수 있는 규소 입자의 혼합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 청크 규소는 > 10 mm, 바람직하게는 > 20 mm, 특히 바람직하게는 > 50 mm의 평균 입도를 가질 수 있다. 과립화는 본질적으로 시빙(sieving) 및/또는 시프팅(sifting)에 의해 분획으로 분급될 수 있다.The term "granulation" is to be understood as meaning in particular a mixture of silicon particles which can be produced by grinding chunk silicon, for example by means of a crushing and milling plant. The chunk silicon may have an average particle size of> 10 mm, preferably> 20 mm, particularly preferably> 50 mm. Granulation can essentially be classified into fractions by sieving and/or shifting.
과립화는 하기에 의해/하기로부터 제조될 수 있다.Granulation can be prepared by/from:
- 청크 규소의 파쇄 및 밀링; 경우에 따라 후속으로 시빙 및/또는 시프팅(분급);-Crushing and milling of chunk silicon; Subsequent sieving and/or shifting (classification) as appropriate;
- 폐기물, 특히 다양한 규소 유형(웨이퍼, 다결정(polycrystalline)/다결정(multicrystalline)/단결정 규소, Simg)의 가공(파쇄, 밀링, 소잉)에서 생성되고 경우에 따라 분급되는 분진 형태, 과대 및/또는 과소 형태의 폐기물, 타겟 과립화를 벗어난 분획이 해당됨;-Waste, especially in the form of dust generated from the processing (crushing, milling, sawing) of various types of silicon (wafer, polycrystalline/multicrystalline/single crystal silicon, Si mg ) and classified as the case may be, over and/or Underlying waste, fractions outside the target granulation are included;
- 과립화 Simg 또는 다결정 규소를 생산하는 공정.-The process of producing granulated Si mg or polycrystalline silicon.
다양한 과립화의 혼합물이 과립화 혼합물로 설명될 수 있고, 과립화 혼합물을 구성하는 과립화는 과립화 분획으로 설명될 수 있다. 과립화 분획은 서로에 대해 조대 입자 분획과 미세 입자 분획으로 분류될 수 있다. 과립화 혼합물에서, 원칙적으로, 하나보다 많은 과립화 분획을 조대 입자 분획 및/또는 미세 입자 분획으로 분류하는 것이 가능하다.Mixtures of various granulations can be described as granulation mixtures, and the granulations constituting the granulation mixture can be described as granulation fractions. The granulated fraction can be classified into a coarse particle fraction and a fine particle fraction with respect to each other. In the granulation mixture, it is in principle possible to classify more than one granulation fraction into coarse particle fractions and/or fine particle fractions.
차이(d 50,조대 - d 50,미세 )가 > 1 ㎛, 바람직하게는 > 10 ㎛, 특히 바람직하게는 > 50 ㎛, 특히 > 100 ㎛인 경우가 바람직하다. 차이(d 50,조대 - d 50,미세 )가 10 내지 700 ㎛, 바람직하게는 50 내지 500 ㎛, 특히 바람직하게는 75 내지 450 ㎛, 특히 100 내지 350 ㎛ 범위인 경우가 바람직하다.It is preferable that the difference ( d 50, coarse - d 50, fine ) is> 1 μm, preferably> 10 μm, particularly preferably> 50 μm, particularly> 100 μm. Difference ( d 50, coarse -d 50, fine ) is preferably in the range of 10 to 700 μm, preferably 50 to 500 μm, particularly preferably 75 to 450 μm, and particularly 100 to 350 μm.
조대 입자 분획의 평균 입도 d 50,조대 는 100 내지 800 ㎛, 바람직하게는 125 내지 600 ㎛, 특히 바람직하게는 150 내지 500 ㎛, 특히 175 내지 400 ㎛일 수 있다.The average particle size d 50 of the coarse particle fraction , the coarse may be 100 to 800 µm, preferably 125 to 600 µm, particularly preferably 150 to 500 µm, in particular 175 to 400 µm.
미세 입자 분획의 평균 입도 d 50,미세 는 100 내지 500 ㎛, 바람직하게는 5 내지 400 ㎛, 특히 바람직하게는 10 내지 300 ㎛, 특히 15 내지 175 ㎛일 수 있다.The average particle size d 50 of the fine particle fraction , fine may be 100 to 500 µm, preferably 5 to 400 µm, particularly preferably 10 to 300 µm, in particular 15 to 175 µm.
일반적으로 사용되는 조대 입자 분획과 비교하여, 본 발명에 따른 미세 입자 분획의 사용은, 과립화 혼합물의 평균 입도 d 50,혼합물 을 더 작은 입도로 이동시키는 결과를 가져온다. 입도 분포는 함께 넓어진다.Compared to the generally used coarse particle fraction, the use of the fine particle fraction according to the present invention results in an average particle size d 50 of the granulation mixture , and the mixture is transferred to a smaller particle size. The particle size distribution widens together.
놀랍게도, 더 넓은 입도 분포를 갖는 이러한 과립화 혼합물은 적어도 동일한 TCS 선택도를 달성하면서 공지된 공정의 경우보다 적은 양의 고비점 부산물을 생성하는 것으로 밝혀졌다. 이로써, 좁은 크기 분포를 갖는 과립화 혼합물의 경우에만 평균 입도가 증가함에 따라 고비점 물질의 형성이 감소하고 TCS 선택도가 증가한다는 Lobusevich 등의 선입견은 극복된다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 현저하게 더 높은 HCl 전환율을 달성할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 반응기로부터 상대적으로 작은 규소 입자의 방출의 증가 및 응집 효과 발생과 같은, 평균 입도 감소에 대한 현재 지식에 따라 예상되는 부정적인 영향은 놀랍게도 관찰되지 않았다. 실제로, 접촉 재료의 개선된 유동화 거동이 본 발명에 따른 공정에서 관찰되었다. 또한, 미세 입자 분획의 존재는 과립화 혼합물의 개선된 흐름 거동의 추가 이점을 가져오고, 그에 따라 특히 반응기로의 그 수송 및 공급을 단순화한다.Surprisingly, it has been found that such granulation mixtures with a wider particle size distribution achieve at least the same TCS selectivity while producing less high boiling point by-products than in the case of known processes. This overcomes the preconceived notion of Lobusevich et al. that the formation of high boiling point substances decreases and TCS selectivity increases as the average particle size increases only in the case of granulation mixtures having a narrow size distribution. Moreover, it has been found that the process according to the invention can achieve significantly higher HCl conversions. Surprisingly, no negative effects expected according to the current knowledge of average particle size reduction, such as an increase in the release of relatively small silicon particles from the reactor and the occurrence of agglomeration effect, were surprisingly observed. Indeed, improved fluidization behavior of the contact material was observed in the process according to the invention. In addition, the presence of a fine particle fraction leads to the further advantage of the improved flow behavior of the granulating mixture, thus simplifying its transport and feeding in particular to the reactor.
d 50 값은 평균 입도를 지정한다(참조: ISO 13320). d 50 값은, 입자의 50%가 지정된 값보다 작음을 의미한다. 입도 분포의 특성화를 위한 추가적인 중요한 파라미터는, 예를 들어 해당 분획 또는 과립화 혼합물에서의 더 작은 입자에 대한 척도로서의 d 10 값과 더 큰 입자에 대한 척도로서의 d 90 값이다. d 10 및 d 90 값은 또한 입도 분포의 폭을 설명하는 데 사용될 수 있다: The d 50 value specifies the average particle size (see ISO 13320). A value of d 50 means that 50% of the particles are less than the specified value. Additional important parameters for characterization of the particle size distribution are, for example, the d 10 value as a measure for smaller particles in the fraction or granulation mixture in question and the d 90 value as a measure for larger particles. The values d 10 and d 90 can also be used to describe the width of the particle size distribution:
폭 = d 90 - d 10 Width = d 90 - d 10
입도 분포의 상대적 폭을 결정하기 위해, 소위 입도 분포의 스팬이 이용될 수 있다:To determine the relative width of the particle size distribution, the so-called span of the particle size distribution can be used:
스팬 = (d 90 - d 10 )/d 50 Span = ( d 90 - d 10 )/ d 50
스팬은 원칙적으로 평균 입도가 매우 다른 입도 분포를 비교할 때 사용된다.Span is, in principle, used when comparing particle size distributions with very different mean particle sizes.
입도 분포의 결정은 ISO 13320(레이저 회절) 및/또는 ISO 13322(이미지 분석)에 따라 수행될 수 있다. 입도 분포로부터의 평균 입도/직경의 계산은 DIN ISO 9276-2에 따라 수행될 수 있다.The determination of the particle size distribution can be carried out according to ISO 13320 (laser diffraction) and/or ISO 13322 (image analysis). The calculation of the average particle size/diameter from the particle size distribution can be carried out according to DIN ISO 9276-2.
과립화 혼합물이, p = 1 내지 10, 바람직하게는 p = 1 내지 6, 특히 바람직하게는 p = 1 내지 3, 특히 p = 1 또는 2인 p-모드의 부피 가중 분포 밀도 함수를 가질 때 바람직하다. 예를 들어, 2-모드의 분포 밀도 함수는 2개의 최댓값을 갖는다.It is preferred when the granulation mixture has a volume weighted distribution density function of p-mode of p = 1 to 10, preferably p = 1 to 6, particularly preferably p = 1 to 3, in particular p = 1 or 2 Do. For example, the 2-mode distribution density function has two maximum values.
다중 모드(예를 들어, p = 5 내지 10)의 분포 밀도 함수를 갖는 과립화 혼합물을 사용하면, 시프팅 효과(예를 들어 2부분 유동층과 같은 유동층에서의 개별 입자 분획의 분리)를 피할 수 있다. 이러한 효과는, 특히 과립화 혼합물의 분포 밀도 함수의 최댓값이 멀리 떨어져 있을 때 발생한다.By using a granulation mixture with a multimodal (e.g. p = 5 to 10) distribution density function, shifting effects (e.g. separation of individual particle fractions in a fluidized bed such as a two-part fluidized bed) can be avoided. have. This effect occurs especially when the maximum value of the distribution density function of the granulation mixture is far apart.
조대 입자 분획 및/또는 미세 입자 분획이, p = 1 내지 5, 바람직하게는 p = 1 내지 3, 특히 바람직하게는 p = 1 또는 2인 p-모드의 부피 가중 분포 밀도 함수를 갖는 경우에 더 바람직할 수 있다.Further if the coarse particle fraction and/or the fine particle fraction has a volume weighted distribution density function of p-mode, p = 1 to 5, preferably p = 1 to 3, particularly preferably p = 1 or 2 It may be desirable.
이미 언급한 바와 같이, 입도 분포가 다른 규소의 미세 입자 분획은 다양한 공정에서 폐기물로 생성될 수 있으며, 조합되어 다중 모드(p ≥ 2)의 미세 입자 분획을 생성할 수 있다. 이러한 미세 입자 분획의 구매는 일반적으로 저렴하고 공정의 경제성을 향상시킨다. 이러한 미세 입자 분획을 사용하면 더 조대한 표준 작동 분획을 사용할 수 있으므로, 밀링 플랜트에서 용량을 확보할 수 있다.As already mentioned, fine particle fractions of silicon with different particle size distributions can be produced as wastes in various processes, and can be combined to produce fine particle fractions of multiple modes (p ≥ 2). The purchase of these fine particle fractions is generally inexpensive and improves the economics of the process. The use of these fine particle fractions allows the use of a coarser standard working fraction, thus ensuring capacity in the milling plant.
d 50,미세 및 d 50,조대 가 입도비(GSR: grain size ratio) d 50,미세 /d 50,조대 0.01 내지 0.99, 바람직하게는 0.02 내지 0.9, 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.7, 특히 0.04 내지 0.6으로 존재할 때 바람직하다. GSR은 입자 크기 비(particle size ratio)라고도 할 수 있다. d 50, fine and d 50, coarse grain size ratio (GSR) d 50, fine / d 50, coarse 0.01 to 0.99, preferably 0.02 to 0.9, particularly preferably 0.03 to 0.7, particularly 0.04 to It is preferable when it is present at 0.6. GSR can also be referred to as the particle size ratio.
미세 입자 분획 및 조대 입자 분획은 바람직하게는, 0.01 내지 99, 바람직하게는 0.05 내지 20, 특히 바람직하게는 0.09 내지 10, 특히 0.1 내지 4의 질량비(MR) m(미세)/m(조대)로 존재한다.The fine particle fraction and the coarse particle fraction are preferably 0.01 to 99, preferably 0.05 to 20, particularly preferably 0.09 to 10, particularly at a mass ratio (MR) m (fine) / m (coarse) of 0.1 to 4 exist.
과립화 혼합물이 0.01 내지 2000, 바람직하게는 0.1 내지 500, 특히 바람직하게는 1 내지 100, 특히 1.5 내지 10의 입도 분포 (d 90 -d 10 )/d 50 의 스팬을 갖는 것이 바람직하다.It is preferred that the granulation mixture has a span of 0.01 to 2000, preferably 0.1 to 500, particularly preferably 1 to 100, especially 1.5 to 10 particle size distribution ( d 90 - d 10 )/ d 50 .
접촉 재료는 특히 과립화 혼합물이다. 접촉 재료가 추가의 성분을 포함하지 않는 경우가 바람직한다. 여기에 바람직하게는 불순물로서 5 중량% 이하, 특히 바람직하게는 2 중량% 이하, 특히 1 중량% 이하의 다른 원소를 함유하는 규소가 해당된다. 바람직하게는 여기에 전형적으로 98% 내지 99.9%의 순도를 갖는 Simg가 해당된다. 전형적인 조성물은, 예를 들어 98% 규소를 포함하는 조성물이며, 나머지 2%는 일반적으로 대개 하기 원소: Fe, Ca, Al, Ti, Cu, Mn, Cr, V, Ni, Mg, B, C, P 및 O로 이루어진다. 하기 원소도 존재할 수 있다: Co, W, Mo, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Zr, Ge, Sn, Pb, Zn, Cd, Sr, Ba, Y 및 Cl. 그러나, 75% 내지 98%의 낮은 순도를 갖는 규소를 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 규소 비율이 75% 초과, 바람직하게는 85% 초과, 특히 바람직하게는 85% 초과인 경우가 바람직하다.The contact material is in particular a granulation mixture. It is preferred if the contact material does not contain additional components. This is preferably a silicon containing 5% by weight or less, particularly preferably 2% by weight or less, especially 1% by weight or less, of other elements as impurities. Preferably this corresponds to mg of Si, typically having a purity of 98% to 99.9%. A typical composition is, for example, a composition comprising 98% silicon, the remaining 2% is usually usually the following elements: Fe, Ca, Al, Ti, Cu, Mn, Cr, V, Ni, Mg, B, C, It consists of P and O. The following elements may also be present: Co, W, Mo, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Zr, Ge, Sn, Pb, Zn, Cd, Sr, Ba, Y and Cl. However, it is also possible to use silicon with a low purity of 75% to 98%. However, it is preferred if the silicon ratio is more than 75%, preferably more than 85%, particularly preferably more than 85%.
규소 중에 불순물로서 존재하는 원소의 일부는 촉매 활성을 가지고 있다. 따라서, 촉매의 첨가는 원칙적으로 불필요하다. 그러나, 부가적인 촉매의 존재는, 특히 선택도 측면에서, 공정에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.Some of the elements present as impurities in silicon have catalytic activity. Therefore, addition of a catalyst is in principle unnecessary. However, the presence of additional catalysts can have a positive effect on the process, especially in terms of selectivity.
일 실시형태에서, 사용되는 규소는 Simg와 초고순도 규소(순도 > 99.9%)의 혼합물이다. 즉, Simg와 초고순도 규소를 포함하는 과립화 혼합물이 해당된다. 여기서 Simg의 비율이 과립화 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 90 중량% 이상인 경우가 바람직하다. 초고순도 규소는 특히 미세 입자 분획의 구성성분이다. 미세 입자 분획이 초고순도 규소만을 포함하는 것도 가능한다.In one embodiment, the silicon used is a mixture of Si mg and ultra-high purity silicon (purity> 99.9%). That is, a granulation mixture containing Si mg and ultra-high purity silicon is applicable. Here, it is preferable that the proportion of Si mg is 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more, based on the total weight of the granulation mixture. Ultra-high purity silicon is in particular a constituent of the fine particle fraction. It is also possible for the fine particle fraction to contain only ultra-high purity silicon.
추가 실시양태에서, 사용되는 규소는 Simg 및 초고순도 규소이고, 여기서 Simg의 비율은 과립화 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만이다. 여기서 과립화 혼합물/접촉 재료가 촉매를 추가로 포함하는 경우가 바람직하다. 초고순도 규소 및/또는 촉매는 바람직하게는 미세 입자 분획의 구성성분이다. 미세 입자 분획이 초고순도 규소로 이루어질 때 바람직하다.In a further embodiment, the silicon used is Si mg and ultrapure silicon, wherein the proportion of Si mg is less than 50% by weight, based on the total weight of the granulation mixture. It is preferred here when the granulation mixture/contact material further comprises a catalyst. The ultra-high purity silicon and/or catalyst is preferably a constituent of the fine particle fraction. It is preferred when the fine particle fraction consists of ultra-high purity silicon.
다른 실시형태에서, 사용되는 규소는 오로지 초고순도 규소이고, 접촉 재료/과립화 혼합물은 촉매를 포함한다. 여기서 촉매가 미세 입자 분획의 구성성분인 경우가 바람직하다.In another embodiment, the silicon used is only ultra-high purity silicon, and the contact material/granulation mixture includes a catalyst. It is preferable here that the catalyst is a constituent of the fine particle fraction.
미세 입자 분획은, 예를 들어 지멘스(Siemens) 공법 또는 과립 공정에 따른 다결정 규소의 증착에서 생성되는 부산물일 수 있다. 또한 다(폴리)결정/다(멀티)결정 또는 단결정 규소의 기계적 처리에서 생성되는 부산물일 수 있다(순도 > 99.9%). 부산물로서 생성된 초고순도 규소 분진은 원하는 입도를 얻기 위해 밀링 공정에 및/또는 원하는 입도 한계를 갖는 과립을 얻기 위해 분급 공정에 적용될 수 있다.The fine particle fraction may be, for example, a by-product produced in the deposition of polycrystalline silicon according to the Siemens method or the granulation process. It may also be a by-product produced from the mechanical treatment of poly(poly) crystal/poly(multi) crystal or single crystal silicon (purity> 99.9%). The ultra-high purity silicon dust produced as a by-product can be applied to a milling process to obtain a desired particle size and/or to a classification process to obtain granules having a desired particle size limit.
초고순도 규소는 원칙적으로 원소 코발트, 몰리브덴 및 텅스텐 중 하나(일반적으로 이미 초고순도 규소 중에 불순물로서 존재함)가 소량 존재하는 경우에만 HC에 의해 전환될 수 있다. 불순물로서 더 많은 양의 촉매 활성 원소를 포함하는 Simg를 사용한 일반적인 전환은 필수가 아니다. 그러나, 클로로실란 선택도는 촉매를 첨가함으로써 증가될 수 있다. 이는 본 공정에 있어서 특히 과립화 혼합물 중의 초고순도 규소의 비율이 Simg의 비율보다 높을 때 및/또는 과립화 혼합물이 오로지 초고순도 규소만을 포함하는 경우에 그러할 수 있다.Ultrahigh purity silicon can in principle be converted by HC only in the presence of a small amount of one of the elements cobalt, molybdenum and tungsten (generally already present as an impurity in ultrahigh purity silicon). The general conversion with Si mg containing a larger amount of catalytically active element as an impurity is not essential. However, the chlorosilane selectivity can be increased by adding a catalyst. This may be the case in this process, especially when the proportion of ultra-high purity silicon in the granulation mixture is higher than that of Si mg and/or when the granulation mixture contains only ultra-high purity silicon.
촉매는 Fe, Cr, Ni, Co, Mn, W, Mo, V, P, As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Ti, Zr, C, Ge, Sn, Pb, Cu, Zn, Cd, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Y, Cl을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있다. 촉매는 바람직하게는 Fe, Al, Ca, Ni, Mn, Cu, Zn, Sn, C, V, Ti, Cr, B, P, O, Cl 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 촉매 활성 원소는 규소 중에 불순물로서, 예를 들어 산화물 또는 금속 형태로, 실리사이드로서 또는 기타 야금상으로 또는 산화물 또는 염화물로서 특정 비율로 이미 존재한다. 그 비율은 사용되는 규소의 순도에 따라 다르다.Catalysts are Fe, Cr, Ni, Co, Mn, W, Mo, V, P, As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Ti, Zr, C, Ge, Sn, Pb, Cu, Zn, It may be one or more elements selected from the group including Cd, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Y, and Cl. The catalyst is preferably selected from the group comprising Fe, Al, Ca, Ni, Mn, Cu, Zn, Sn, C, V, Ti, Cr, B, P, O, Cl and mixtures thereof. As mentioned above, these catalytically active elements are already present in silicon in certain proportions as impurities, for example in the form of oxides or metals, as silicides or other metallurgical or as oxides or chlorides. The ratio depends on the purity of the silicon used.
촉매는, 예를 들어 금속, 합금 및/또는 염과 같은 형태로 접촉 재료에 첨가될 수 있다. 촉매 활성 원소의 염화물 및/또는 산화물이 특히 관련될 수 있다. 바람직한 화합물은 CuCl, CuCl2, CuO 또는 이들의 혼합물이다. 접촉 재료는 추가로 조촉매, 예를 들어 Zn 및/또는 염화아연을 함유할 수 있다.The catalyst can be added to the contact material, for example in the form of metals, alloys and/or salts. Chlorides and/or oxides of catalytically active elements may in particular be of interest. Preferred compounds are CuCl, CuCl 2 , CuO or mixtures thereof. The contact material may additionally contain a cocatalyst, for example Zn and/or zinc chloride.
사용되는 규소 및 접촉 재료의 원소 조성은, 예를 들어 x선 형광 분석에 의해 결정될 수 있다.The elemental composition of the silicon and contact material used can be determined, for example, by x-ray fluorescence analysis.
미세 입자 분획 및 조대 입자 분획을, 미리 준비된 과립화 혼합물로서 유동층 반응기에 공급하는 것이 바람직하다. 접촉 재료의 임의의 추가 구성성분이 마찬가지로 그 안에 존재할 수 있다. 본 발명에 따른 더 많은 미세 입자 분획은 개선된 흐름을 가져와서, 미리 준비된 과립화 혼합물의 거동을 전달한다.It is preferred that the fine particle fraction and the coarse particle fraction are fed to the fluidized bed reactor as a granulation mixture prepared in advance. Any additional components of the contact material may likewise be present therein. The more fine particle fraction according to the invention results in an improved flow, conveying the behavior of the pre-prepared granulation mixture.
미세 입자 분획 및 조대 입자 분획은, 특히 개별 공급물 및 용기를 통해, 개별적으로 유동층 반응기에 공급될 수도 있다. 이로써 혼합은 원칙적으로 유동층의 형성 중에(계내에서) 수행된다. 접촉 재료의 추가 구성성분은 마찬가지로 별도로 공급되거나 두 입자 분획 중 하나의 구성성분으로서 공급될 수 있다.The fine particle fraction and the coarse particle fraction may be fed separately to the fluidized bed reactor, especially via separate feeds and vessels. Thereby mixing is in principle carried out during (in situ) formation of the fluidized bed. The additional constituents of the contact material can likewise be supplied separately or as one constituent of the two particle fractions.
280℃ 내지 400℃, 바람직하게는 320℃ 내지 380℃, 특히 바람직하게는 340℃ 내지 360℃의 온도에서 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 유동층 반응기의 압력은 바람직하게는 0.01 내지 0.6 MPa, 바람직하게는 0.03 내지 0.35 MPa, 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.3 MPa이다.It is preferred to carry out the process at a temperature of 280°C to 400°C, preferably 320°C to 380°C, particularly preferably 340°C to 360°C. The pressure in the fluidized bed reactor is preferably 0.01 to 0.6 MPa, preferably 0.03 to 0.35 MPa, particularly preferably 0.05 to 0.3 MPa.
반응 가스는 바람직하게는 50 부피% 이상, 바람직하게는 70 부피% 이상, 특히 바람직하게는 90 부피% 이상의 HCl을 함유한다. HCl 이외에도, 반응 가스는 H2, HnSiCl4-n(n = 0 내지 4), HmCl6-mSi2(m = 0 내지 6), HqCl6-qSi2O(q = 0 내지 4), CH4, C2H6, CO, CO2, O2, N2를 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 통합 시스템에서 회수된 HCl로부터 유래될 수 있다. HCl 및 규소는 바람직하게는 5:1 내지 3:1, 바람직하게는 4:1 내지 3:1, 특히 바람직하게는 3.6:1 내지 3:1, 특히 3.4:1 내지 3.1:1의 HCl/Si 몰비로 존재한다. HCl 및 접촉 재료/과립화 혼합물 또는 이들의 입자 분획은, 특히, 상기에 언급된 비가 확립되도록 반응 내내 연속적으로 첨가된다.The reaction gas preferably contains at least 50% by volume, preferably at least 70% by volume, particularly preferably at least 90% by volume HCl. In addition to HCl, the reaction gases are H 2 , HnSiCl 4-n (n = 0 to 4), H m Cl 6-m Si 2 (m = 0 to 6), H q Cl 6-q Si 2 O (q = 0 To 4), CH 4 , C 2 H 6 , CO, CO 2 , O 2 , N 2 It may further include one or more components selected from the group containing. These components can be derived from HCl recovered in the integrated system. HCl and silicon are preferably 5:1 to 3:1, preferably 4:1 to 3:1, particularly preferably 3.6:1 to 3:1, in particular 3.4:1 to 3.1:1 HCl/Si It exists in a molar ratio. HCl and the contact material/granulation mixture or particle fractions thereof are added continuously throughout the reaction, in particular so that the ratios mentioned above are established.
반응기 직경에 대한 유동층 높이의 비율이 10:1 내지 1:1, 바람직하게는 8:1 내지 2:1, 특히 바람직하게는 6:1 내지 3:1인 경우가 바람직하다. 유동층 높이는 유동층의 두께 또는 범위이다.It is preferable that the ratio of the fluidized bed height to the reactor diameter is 10:1 to 1:1, preferably 8:1 to 2:1, particularly preferably 6:1 to 3:1. The fluidized bed height is the thickness or range of the fluidized bed.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 클로로실란은 바람직하게는 모노클로로실란, 디클로로실란, TCS, Si2Cl6 및 HSi2Cl5를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 클로로실란이다. TCS와 관련하여 특히 바람직한다.The chlorosilane prepared by the method according to the present invention is preferably at least one chlorosilane selected from the group comprising monochlorosilane, dichlorosilane, TCS, Si 2 Cl 6 and HSi 2 Cl 5 . It is particularly preferred with respect to TCS.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 다결정 규소를 제조하기 위한 통합 시스템으로 통합된다. 통합 시스템은 특히 하기 공정을 포함한다:The method according to the invention is preferably integrated into an integrated system for producing polycrystalline silicon. The integrated system in particular comprises the following processes:
- 설명된 공정에 따른 TCS의 생산.-Production of TCS according to the described process.
- 생산된 TCS를 정제하여, 반도체 품질의 TCS를 제공함.-Provides semiconductor quality TCS by refining the produced TCS.
- 바람직하게는 지멘스 공법에 의해 또는 과립으로서 다결정 규소를 증착시킴.-Preferably, polycrystalline silicon is deposited by the Siemens process or as granules.
- 얻어진 다결정 규소의 추가 처리.-Further processing of the obtained polycrystalline silicon.
- 상기 공정에 따른 반응에 의해 다결정 규소의 생산/추가 처리에서 발생하는 초고순도 규소 분진을 재활용함.-Ultra-high purity silicon dust generated in the production/additional treatment of polycrystalline silicon is recycled by the reaction according to the above process.
도 1은, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 유동층 반응기(1)를 예로서 도시한다. 반응 가스(2)는 바람직하게는 아래로부터 그리고 경우에 따라 측면으로부터(예를 들어, 아래로부터의 가스 스트림에 접선 방향으로 또는 직교하여) 접촉 재료에 주입되어, 접촉 재료의 입자를 유동화하여 유동층(3)을 형성한다. 반응은 일반적으로 반응기 외부에 배치된 가열 장치(미도시)에 의해 유동층(3)을 가열함으로써 개시된다. 연속 작동 중에는 일반적으로 가열이 필요하지 않다. 입자의 일부는 유동층(3)으로부터 유동층(3) 위의 자유 공간(4)으로의 가스 흐름에 의해 운반된다. 자유 공간(4)은 매우 낮은 고체 밀도를 특징으로 하며, 상기 밀도는 반응기 유출 방향으로 감소한다.1 shows by way of example a
실시예Example
실시예는, 예를 들어 US4092446에 기재된 것과 같은 유동층 반응기에서 수행되었다.The examples were carried out in a fluidized bed reactor, for example as described in US4092446.
모든 실시예는 순도, 품질 및 2차 원소/불순물의 함량 측면에서 동일한 규소 유형의 미세 입자 분획 및/또는 조대 입자 분획을 사용하였다. 입자 분획은 청크Simg의 파쇄 및 후속 밀링에 의해 생성되었다. 이에 이어 경우에 따라 시빙에 의한 최종 분급이 수행되었다. 입도 분포의 측정은 ISO 13320 및/또는 ISO 13322에 따라 수행되었다. 모든 실시예는 하기 프로세스를 이용하였다.All examples used the same silicon type fine particle fraction and/or coarse particle fraction in terms of purity, quality and content of secondary elements/impurities. Particle fraction was produced by crushing of chunk Si mg and subsequent milling. Subsequently, in some cases, final classification by sieve was performed. Measurement of the particle size distribution was carried out according to ISO 13320 and/or ISO 13322. All examples used the following process.
일반 절차:General procedure:
초기에 충전한 접촉 재료의 층을, 유동층이 형성될 때까지, 먼저 질소(운반 기체)의 횡류에 적용하였다. 반응기 직경에 대한 유동층 높이의 비율은 약 5의 값으로 설정되었다. 반응기 직경은 약 1 m였다. 유동층을 외부 가열 장치로 약 320℃의 온도로 만들었다. 이 온도는 냉각 수단을 사용하여 전체 실험 기간 동안 거의 일정하게 유지되었다. HCl을 첨가하고, 총 실험 기간 동안 유동층의 높이가 실질적으로 일정하게 유지되고 3:1의 반응물의 일정한 몰비(HCl:Si)가 되도록 추가 접촉 재료를 충전하였다. 반응기는 전체 실험 기간에 걸쳐 0.1 MPa의 양압으로 작동되었다. 각각의 액체 및 기체 샘플은 실행 시간 48 시간 및 49 시간 후에 채취되었다. 생성물 가스 흐름(클로로실란 가스 흐름)의 응축 가능한 비율은 -40℃의 콜드 트랩에서 응축되었고, 가스 크로마토 그래피(GC)로 분석되었으며, TCS 선택도와 고비점 물질의 비율[중량%]을 결정하는 데 사용되었다. 검출은 열전도율 검출기를 통해 이루어졌다. 생성물 가스 흐름의 비응축 비율은 적외선 분광계를 사용하여 전환되지 않은 HCl[부피%]에 대해 분석하였다. 각각의 평균값은 48 시간과 49 시간 후에 얻은 값으로부터 구했다. 반응기를 완전히 비우고, 매 실행 후 새로운 접촉 재료로 채웠다. The initially charged layer of contact material was first applied to a cross flow of nitrogen (carrier gas) until a fluidized bed was formed. The ratio of the fluidized bed height to the reactor diameter was set to a value of about 5. The reactor diameter was about 1 m. The fluidized bed was brought to a temperature of about 320° C. with an external heating device. This temperature was kept almost constant throughout the entire experiment using cooling means. HCl was added and additional contacting material was charged so that the height of the fluidized bed was kept substantially constant for the total duration of the experiment and a constant molar ratio of the reactants (HCl:Si) of 3:1. The reactor was operated at a positive pressure of 0.1 MPa throughout the entire experimental period. Each liquid and gas sample was taken 48 and 49 hours after run time. The condensable proportion of the product gas stream (chlorosilane gas stream) was condensed in a cold trap at -40°C and analyzed by gas chromatography (GC), to determine the TCS selectivity and the proportion [% by weight] of the high boiling point material. Was used. Detection was made through a thermal conductivity detector. The non-condensing percentage of the product gas stream was analyzed for unconverted HCl [vol.%] using an infrared spectrometer. Each average value was obtained from the values obtained after 48 and 49 hours. The reactor was completely emptied and filled with fresh contact material after each run.
비교예 1:Comparative Example 1:
접촉 재료는 좁은 입도 분포(스팬: 0.09, 여기서 d 10 = 631 ㎛ 및 d 90 = 694 ㎛)를 갖는 Simg의 조대 입자 분획(d 50 = 683 ㎛, 범위 한계: 600∼700 ㎛)만으로 이루어졌다.The contact material consisted of only a coarse particle fraction ( d 50 = 683 μm, range limit: 600 to 700 μm) of Si mg with a narrow particle size distribution (span: 0.09, where d 10 = 631 μm and d 90 = 694 μm) .
하기 값을 얻었다:The following values were obtained:
- 전환되지 않은 HCl의 비율: 32 vol% -Ratio of unconverted HCl: 32 vol%
- TCS 선택도: 91% -TCS selectivity: 91%
- 고비점 물질의 비율: 0.7 중량% -Ratio of high boiling point substances: 0.7% by weight
비교예 2:Comparative Example 2:
접촉 재료는 더 넓은 입도 분포(스팬: 1.62, 여기서 d 10 = 95 ㎛ 및 d 90 = 437 ㎛)를 갖는 Simg의 조대 입자 분획(d 50 = 211 ㎛, 범위 제한: 90∼450 ㎛)만으로 이루어졌다.The contact material consists only of a coarse particle fraction of Si mg ( d 50 = 211 μm, range limit: 90-450 μm) with a wider particle size distribution (span: 1.62, where d 10 = 95 μm and d 90 = 437 μm). lost.
하기 값을 얻었다.The following values were obtained.
- 전환되지 않은 HCl의 비율: 16 vol% -The proportion of unconverted HCl: 16 vol%
- TCS 선택도: 88% -TCS selectivity: 88%
- 고비점 물질의 비율: 0.7 중량% -Ratio of high boiling point substances: 0.7% by weight
비교예 3:Comparative Example 3:
접촉 재료는 Simg의 미세 입자 분획(d 50 = 48.6 ㎛, 범위 한계: < 90 ㎛)만으로 이루어졌다. 입도 분포의 스팬은 1.35(d 10 = 18.9 ㎛ 및 d 90 = 84.3 ㎛)였다.The contact material consisted of only a fine particle fraction of Si mg ( d 50 = 48.6 μm, range limit: <90 μm). The span of the particle size distribution was 1.35 ( d 10 = 18.9 µm and d 90 = 84.3 µm).
하기 값을 얻었다.The following values were obtained.
- 전환되지 않은 HCl의 비율: 0.7 vol% -Ratio of unconverted HCl: 0.7 vol%
- TCS 선택도: 74% -TCS selectivity: 74%
- 고비점 물질의 비율: 0.6 중량% -Ratio of high boiling point substances: 0.6% by weight
실시예 1:Example 1:
접촉 재료는 미세 입자 분획과 조대 입자 분획(GSR: 0.12, 여기서 d 50,미세 = 50.4 ㎛ 및 d 50,조대 = 420 ㎛, MR: 0.43, 스팬: 5.22, 여기서 d 10,GM = 46.0 ㎛ 및 d 90,GM = 840 ㎛)을 포함하는 Simg의 과립화 혼합물(GM)로 이루어졌다. GM의 d 50 은 152 ㎛였다. 미리 준비된 GM이 초기에 반응기에 층으로서 충전되었고, 공정 중에 지속적으로 공급되었다.The contact material was a fine particle fraction and a coarse particle fraction (GSR: 0.12, where d 50, fine = 50.4 μm and d 50, coarse = 420 μm, MR: 0.43, span: 5.22, where d 10, GM = 46.0 μm and d 90, GM = 840 μm) of Si mg containing granulation mixture (GM). The d 50 of GM was 152 μm. The pre-prepared GM was initially charged to the reactor as a bed and fed continuously during the process.
하기 값을 얻었다.The following values were obtained.
- 전환되지 않은 HCl의 비율: 4 vol% -Ratio of unconverted HCl: 4 vol%
- TCS 선택도: 89% -TCS selectivity: 89%
- 고비점 물질의 비율: 0.2 중량% -Ratio of high boiling point substances: 0.2% by weight
실시예 2:Example 2:
접촉 재료는 미세 입자 분획과 조대 입자 분획(GSR: 0.12, 여기서 d 50,미세 = 50.4 ㎛ 및 d 50,조대 = 420 ㎛, MR: 1.0, 스팬: 7.51, 여기서 d1 0,GM = 34.0 ㎛ 및 d 90,GM = 680 ㎛)을 포함하는 Simg의 과립화 혼합물(GM)로 이루어졌다. GM의 d 50 은 86 ㎛였다. 미리 준비된 GM이 초기에 반응기에 층으로서 충전되었고, 공정 중에 지속적으로 공급되었다.The contact material was a fine particle fraction and a coarse particle fraction (GSR: 0.12, where d 50, fine = 50.4 µm and d 50, coarse = 420 µm, MR: 1.0, span: 7.51, where d1 0, GM = 34.0 µm and d 90, GM = 680 [mu]m) of Si mg granulation mixture (GM). The d 50 of GM was 86 μm. The pre-prepared GM was initially charged to the reactor as a bed and fed continuously during the process.
하기 값을 얻었다.The following values were obtained.
- 전환되지 않은 HCl의 비율: 2 vol% -Ratio of unconverted HCl: 2 vol%
- TCS 선택도: 88% -TCS selectivity: 88%
- 고비점 물질의 비율: 0.1 중량% -Ratio of high boiling point substances: 0.1% by weight
상기 결과들은 본 발명에 따른 방법이 고비점 물질의 형성을 피한다는 것을 보여준다. TCS 선택도는 비교예와 유사하게 높은 수준이다.The above results show that the method according to the invention avoids the formation of high boiling point materials. The TCS selectivity is high, similar to the comparative example.
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